以鲨鱼皮为设计灵感,普度大学设计的三维打印散热器得奖
2021-01-07
普渡大学的一个机械自动化学员精英团队设计了一个高效率的三维打印散热器,这个以鲨鱼皮为设计灵感的设计在虚似学员散热器设计挑战赛中得到了第一名。△普渡大学三维打印散热

普渡大学的一个机械自动化学员精英团队设计了一个高效率的三维打印散热器,这个以鲨鱼皮为设计灵感的设计在虚似学员散热器设计挑战赛中得到了第一名。

3D打印散热器

△普渡大学三维打印散热器的初期迭代更新,照片来源于普渡大学

它是一项由ASME K-16联合会和电气设备与电子工程师研究会(IEEE)机构的美国高校比赛,挑战赛还获得了全世界集团公司GE的适用和冠名赞助。

3D打印散热器

散热器设计挑战赛

该设计挑战赛为参赛选手出示基础理论热原和规格,让她们设计一个可三维打印的散热器--一种将发热量从电子元器件上迁移出来以维持其制冷的设备。比赛主办方将依据她们的设计除去发热量的工作能力、总制造成本及其生产制造需要的原料总数开展评定。

普渡大学精英团队的博士研究生Soumya Bandyopadhyay表明:"有着性能卓越电子产品的关键是让他们维持超低温。过去的十几年里,快速成型技术生产制造使大家可以明确提出新的优秀热解决方法的自主创新设计。"

第一阶段赛事完毕后,前六名精英团队将她们的设计在GE Additive Concept Laser M2 三维打印机里用铝型材开展了三维打印。接着,这种散热器在俄勒冈莱斯大学的可控标准下接纳了检测,看一下他们的真实有效能是不是与仿真模拟結果相符合。

3D打印散热器

落下帷幕后,普渡大学的技术工程师们得到了获胜。她们的设计比预估的好些,成本费比最开始想像的要低,乃至在降低铝的消耗量层面做得非常好。

3D打印散热器

普渡大学的设计

普渡大学精英团队的四位技术工程师包含:Soumya Bandyopadhyay、Julia Meyer、Adeline Naon和Saeel Pai,早在一月份就开始了她们的设计工作中。最开始的几日是拿纸笔开展头脑风暴游戏,精英团队决策从自然界中吸取设计灵感。就在那时候,她们明确了以鲨鱼皮为设计灵感的几何图形样子做为她们的散热器。

鲨鱼皮的表层纹路十分有特点,它的特性是有数百万个被称作小齿的外部经济尖状凸起,每一个小齿都会降低摩擦阻力层面充分发挥着自身的功效,因而大白鲨可以在较小的水摩擦阻力下游水。因为流体力学基本定律适用液體和汽体,普渡大学的技术工程师们在设计的边界层上加上了相近小齿的样子。这具备降低损耗和诱发气体混和的实际效果。

技术工程师们仍在其散热器的前侧和后侧加上了受F1启迪的涡旋产生器。这种 "涡旋 "有心在设计行为主体中造成渗流,最大限度地提升了气体顆粒中间的导热。最终,为了更好地将暖空气从散热器中排出来,学员们在2个涡旋产生器中间完成了一个 "呼吸面罩一部分"。呼吸面罩类似人们肺脏的气襄,从周边环境中消化吸收强冷空气,并根据破孔的斜坡排出来暖空气。

3D打印散热器

△散热器(最后设计)吸进强冷空气,排出来暖空气,对其正下方的电子元器件开展制冷,照片来源于普渡大学。